(57)【要約】      （修正有）【課題】先に出願した複合型インダクタに高音質化、高効率化のためのさまざまな改善を加えると共に、不要輻射ノイズの漏れを最小限に抑える。【解決手段】複数のポット型コア１を横に配列した形の箱型の複合コア２と、縦型に巻いた巻線そのものである空芯コイル３と、複合コア２の底面に合わせて閉磁路型磁気回路を形成する底板コア４と、底板コア４の底面を絶縁・保護する底板５と、帯状の金属板を門型（下向きコ字形）に折り曲げたクランプ６で構成し、複合コア２の各ポット型コア１に別に巻いた空芯コイル３を挿入した後、複合コア２の底面に底板コア４と底板５を張り合わせて底板コア４のリード孔４１と底板５のリード孔５１から空芯コイル３のリード端子３１を引き出し、サンドイッチ状に積層した複合コア２、底板コア４、底板５をクランプ６に嵌め込んで一体に締結する。クランプ６は、両脚の先端を基板回路のグランドプレーン（不図示）に接地する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱型磁性体の底面を開口して複数のポット型コアを配列し、
これらのポット型コアにそれぞれ別に巻いたコイルを挿入し、
このコイルを挿入した箱型磁性体の底面に板状磁性体を合わせて複数の内磁型コイルを形成する構成において、
前記箱型磁性体と板状磁性体を金属片で形成したクランプに嵌め込んで一体に締結し、
実装時はこのクランプの両端を接地することを特徴とする複合型インダクタ。
【請求項２】
前記板状磁性体の底面には絶縁体のフタが張り合わされていることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。
【請求項３】
前記板状磁性体の箱型磁性体との合わせ面には樹脂テープが張り付けられていることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。
【請求項４】
前記ポット型コアにはシリコンが充填されて中のコイルが固定されていることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。
【請求項５】
前記複数のコイルは巻き始めと巻き終わりの位置が互いに１８０°ずれてたすき掛けに配置されていることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。
【請求項６】
前記コイルは多層巻されていることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。
【請求項７】
前記コイルは線材に無酸素銅線が用いられていることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般回路や高周波回路などにおいてチョークコイルやトランスなどとして使用するインダクタを複合化した複合型インダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオアンプの高音質化、高効率化、多チャネル化、小型化を促進するためにデジタルアンプへの取り組みが本格化している。
このデジタルアンプは、図１０に示すように、ＢＴＬ（Balanced
Transformer Less）回路方式で１個のスピーカＳを鳴らすのに２個のインダクタＬを必要とし、一般的に５．１チャネルを用いると１２個のインダクタＬを必要とする。
チャネル数が増えると、インダクタＬを回路基板に実装する上で作業工数と共に実装占有面積が増加する。
さらに、２個以上のインダクタＬを配置するとき、距離や方向に注意しないと磁気的、静電気的に結合してトラブルの原因となるので、広い実装占有面積を必要とする。
そのため、アンプを小型化するには、多くを必要とするインダクタＬを小さくすると共に、インダクタＬの配置や遮蔽方法を工夫して実装占有面積を小さくする必要がある。
【０００３】
小さなインダクタで大きなインダクタンスを得るには、巻数と透磁率を共に大きくする必要がある。
そのため、従来のインダクタは、図１１〜１２に示すように、ドラムコア７に巻線８を巻いてポットコア９に収容していた。
ドラムコア７に巻線８を巻くのは、巻線を多層に巻くためで、ポットコア９に収容するのは、磁束の一部をポットコア９に通して実効透磁率を高めると共に、他への誘導あるいは輻射を防ぐためである。
【０００４】
さらに、ドラムコア７やポットコア９内の磁束が増えて磁気飽和するのを防ぐため、ドラムコア７の上つば７１にキャップ状のホルダ７２を被せ、これをスペーサにしてポットコア９の天板の内側に固着し、ポットコア９とドラムコア７の間に縦横のギャップを設けていた。
あるいは、２本のテープ７３、７３を十字にクロスしてドラムコア７の上面と側面に貼り付け、このテープ７３、７３をスペーサにして縦横のギャップを設けていた。
そのため、ドラムコア７をポットコア９に挿入する際にホルダ７２を被せたり、テープ７３を貼り付けたりする手間や、そのために必要なホルダ７２やテープ７３などの部品が余分にかかっていた。
【０００５】
この問題を解決するために、本出願人はインダクタを複合化した複合型インダクタを開発し、先に出願している。
この複合型インダクタは、図１３に示すように、底面に複数のポット型コア１を配列した複合コア２と、縦型に巻いた空芯コイル３と、複合コア２の底面に合わせて閉磁路型磁気回路を形成する底板コア４で構成し、各ポット型コア１に空芯コイル３を挿入した後、複合コア２の底面に底板コア４を合わせて内磁型コイルを形成し、底板コア４のリード孔４１から空芯コイル３のリード端子３１を引き出して使用する構成であった。
これにより、インダクタの部品点数を減らし、基板実装に要する手間と時間を節減すると共に、基板実装面積を縮小してオーディオアンプの小型化に資する目途がついた。
【０００６】
しかしながら、オーディオアンプは数Ｗ〜数百Wといった小電力から大電力まで、また数Ｈｚから２０ｋＨｚ以上の広い帯域にわたって絶え間なく変化する複雑な音楽信号を取り扱い、これらの音楽信号はインダクタの抵抗分で熱になり、磁気誘導で振動にも化けてエネルギーの損失や歪みを引き起こす。
そのため、オーディオアンプを高音質化、高効率化するためには、先に出願した複合型インダクタの更なる改善が必要で、特に、最重要課題である高ＳＮ比再生を実現するためにはインダクタから出る不要輻射ノイズの漏れを抑えるとともに、外部からの電磁波の影響を受けないようにして電磁的な不干渉性を高める必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、オーディオアンプを高音質化、高効率化するためには複合型インダクタの更なる改善が必要な点であり、本発明は、先に出願した複合型インダクタに高音質化、高効率化のためのさまざまな改善を加えるとともに、外部に対する電磁的な不干渉性を高めることを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのため本発明は、箱型磁性体の底面を開口して複数のポット型コアを配列し、これらのポット型コアにそれぞれ別に巻いたコイルを挿入し、このコイルを挿入した箱型磁性体の底面に板状磁性体を合わせて複数の内磁型コイルを形成する構成において、前記箱型磁性体と板状磁性体を金属片で形成したクランプに嵌め込んで一体に締結し、実装時はこのクランプの両端を接地することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の複合型インダクタは、箱型磁性体と板状磁性体を金属片で形成したクランプに嵌め込んで一体に締結し、実装時はこのクランプの両端を接地してインダクタを静電シールドするので、従来のインダクタに比べコイルから出る不要輻射ノイズの漏れを最小限に抑えるとともに、外部からの電磁波による障害を高レベルに防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１に、本発明を実施した複合型インダクタの分解斜視図を示す。
また、図２（ａ）〜（ｄ）に、その平面図、正面図、側面図および底面図を示す。
複合型インダクタは、複数のポット型コア１を横に配列した形の箱型の複合コア２と、縦型に巻いた巻線そのものである空芯コイル３と、複合コア２の底面に合わせて閉磁路型磁気回路を形成する底板コア４と、底板コア４の底面を絶縁・保護する底板５と、帯状の金属板を門型（下向きコ字形）に折り曲げたクランプ６で構成し、複合コア２の各ポット型コア１に別に巻いた空芯コイル３を挿入した後、複合コア２の底面に底板コア４と底板５を張り合わせて底板コア４のリード孔４１と底板５のリード孔５１から空芯コイル３のリード端子３１を引き出し、サンドイッチ状に積層した複合コア２、底板コア４、底板５をクランプ６に嵌め込んで一体に締結する。
これにより、複合コア２、底板コア４、底板５をクランプ６で簡単に固定できるので、組み立てが容易になり、組み立てに要する治具もいらなくなる。
複合コア２、底板コア４、底板５の合わせ面はクランプ６に嵌め込んだ後、接着剤などを用いて接合する。
複合コア２と底板コア４の合わせ面は、後述するポット型コア１の中に充填するシリコンに接着機能を持たせて接合することもある。
あるいは、後述する底板コア４の上面に張り付けた樹脂テープ４２に接着機能を持たせて接合することもある。
いずれの場合もクランプ６に嵌め込んだ後、接着剤などを用いて複合コア２と底板コア４の合わせ面を接合する必要がなくなる。
【００１２】
クランプ６は、洋白（銅、ニッケル、亜鉛の合金）やステンレスなどの金属片を使用して複数のポット型コア１を跨ぐ形で複合コア２の長さ方向の中心線に沿って３方を取り囲み、梁を複合コア２の頂面に接合し、両脚の付け根を複合コア２の側面に刻成した溝２１に嵌合し、両脚の先端を基板回路のグランドプレーン（不図示）に接地する。
これにより、クランプ６にストレキャパシタンス(浮遊容量)によって空芯コイル３から発生した不要輻射ノイズ、あるいは外来電磁波ノイズが伝わるが、クランプ６がグランドされているので電位がゼロとなり、静電シールドによりこれらのノイズが遮断される。
また、インダクタに流れる電流の周波数が高いとインダクタのインピーダンスが大きくなり、大きな電圧（ノイズ）が発生するが、図７に示すように、静電シールドによりストレキャパシタンスが小さくなるのでトラップ点が高域に移動する。
これにより、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの減衰量が数十ｄＢ増え、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ帯の不要輻射ノイズが大幅に低減する。
また、クランプ６は両脚の内側に爪６１を突起し、それを底板５の底面に刻成した爪受け５２に嵌合して底板５を支持する。
【００１３】
ポット型コア１に挿入した空芯コイル３は、コアの中に振動吸収性と熱伝導性に優れるシリコンを充填して固定する。
これにより、空芯コイル３の不要振動が抑えられ、いわゆるコイルが鳴かなくなるので音質が向上する。
また、空芯コイル３の発熱を効率よくシリコンを通してヒートシンクとしての役割りも果たすクランプ６に伝えるので、コア内にこもる熱を速やかに外に放出し、コイルの熱的破壊を防止できる。
【００１４】
図３（ａ）〜（ｃ）に、複合コアの平面図、正面図および底面図を示す。
複合コア２は、箱型の磁性体で、底面に複数の円筒形の巻線部１１を凹設して断面が下向きＥ字形となる複数のポット型コア１を形成し、空芯コイル３をポット型コア１の中心部１２に差し込んで巻線部１１に収納し、巻線部１１の周囲をポット型コア１の周辺部１３で包み込む構造である。
これにより、複合コア２を磁束漏れの少ない構造にすることができる。
また、空芯コイル３の間を周辺部１３で遮蔽するので、空芯コイル３同士の結合係数をオーディオ帯域、スイッチング周波数領域のいずれにおいても小さくできる。
ポット型コア１の中にシリコンを充填するときは、ポット型コア１の中心部１２に向けてシリコンを流し込み、そこから溢れたシリコンが巻線部１１に流れ込むようにする。
複合コア２に底板コア４を接合する場合、このとき中心部１２に残留したシリコンにより両者を接着させて行うこともある。
【００１５】
複合コア２の側面には縦方向の中心線に沿って溝２１を刻成し、この溝２１にクランプ６の両脚を挿嵌する。
複合コア２は多結晶の焼結体からなり、フェライト材の微粉末を金型に充填して複数のポット型コア１を一体に加圧成型し、次にこの加圧成型体を高温で焼成して作製する。
【００１６】
ポット型コア１の中心部１２は、周辺部１３より底面を僅かに浅くして底板コア４との合わせ面にギャップａを入れ、これより磁気抵抗を高くして磁気飽和し難くし、直流重畳特性を改善する。
ギャップａは、図３（ｃ）に示すように、加工の容易性から複合コア２の底面を帯状に研磨してポット型コア１の中心部１２と一緒にその両側の周辺部１３も併せて切削加工する。
【００１７】
図４（ａ）〜（ｃ）に、空芯コイルの平面図、正面図および底面図を示す。
空芯コイル３は、ウレタンエナメルなどの被覆銅線を縦型に巻いたボビンやコアのない巻線そのもののソレノイド型コイルで、本実施例では丸線の２層巻を採用し、線材には取り扱いの容易な無酸素銅線を採用しているが、これにより巻線の層数や線材を限定するものではない。
巻線を多層巻にすると、形状やピン配を変更することなく巻数を増やせるので、より大きなインダクタンスを得ることができる。
また、繰り返し曲げ特性や電気伝導度など一般特性に優れる極めて純度の高い無酸素銅線を使用すると、導線上での音楽信号の損失が限りなくゼロに近付くため、帯域全体の特性が改善され、歯切れがよくクリアでしなやかな伸びのある音質になる。
【００１８】
空芯コイル３は、図８に示すように、巻き始めＡと巻き終わりＢが複合コア２の側面と平行になるように配置し、１層目を巻き始めＡから上方に向けて左右いずれかの方向に巻き、途中を外側に折り返して２層目を巻き終わりＢまで下方に向けて左右いずれかの方向に巻く。
一方の空芯コイル３の巻き始めＡを図の上方に、巻き終わりＢを図の下方に配置して複合コア２内に挿入した場合、他方の空芯コイル３は１８０°回転させて巻き始めＡを図の下方に、巻き終わりＢを図の上方に配置する。
これにより、図の複合コア２の天地を逆にしても巻き始めＡと巻き終わりＢの配置が同じになるので、回路基板に実装するときの複合コア２を方向性のないものにすることができる。
巻き始めＡと巻き終わりＢはそれぞれ下方に折り曲げて空芯コイル３のリード端子３１とする。リード端子３１は、先端の絶縁被膜を剥離してそれをコイル端子３２とする。
【００１９】
空芯コイル３は、平角線をエッジワイズ巻きして巻線の厚さを最小にした形状のものを使用してもよい。
これにより、線積率をアップしてコイルのさらなる小型化・薄型化を可能にし、放熱性を高めることができる。
【００２０】
図５（ａ）〜（ｃ）に、底板コアの平面図、正面図および底面図を示す。
底板コア４は、断面が横向きＩ字形となる平板状の磁性体で、長さ方向の外周の一部を奥行き方向に切り欠いて側面と平行な一対のリード孔４１を複数穿設する。
底板コア４の上面には、長さ方向の中心部に沿ってポリエステルなどの樹脂テープ４２を張り付ける。
樹脂テープ４２は、図９に示すように、底板コア４の上面の幅方向の両端部に沿って張り付けることもある。
これにより、ポット型コア１の周辺部１３と底板コア４の間に隙間が生じ、磁気抵抗が高くなるのでＢ−Ｈ曲線の直線性が得られ、数Ｗ〜の歪みが大幅に改善される。更に、磁気飽和し難くし、直流重畳特性も改善する。
底板コア４は同様に多結晶の焼結体からなり、フェライト材の微粉末を金型に充填して一体に加圧成型し、次にこの加圧成型体を高温で焼成して作製する。
焼成後、そりを修正する場合は複合コア２との合わせ面をダイヤモンド砥石で研磨する。これにより、複合コア２との合わせ面にエア・ギャップが生じ、磁気飽和が改善する。
【００２１】
図６（ａ）〜（ｃ）に、底板の平面図、正面図および底面図を示す。
底板５は、薄板状のプラスチックなどの絶縁体で、板面に側面と平行な一対のリード孔５１を複数穿設する。
底板コア４のリード孔４１は、磁気飽和を改善するために外周の一部を切り欠いて作られているので、径が大きくそのままではリード孔４１を通るリード端子３１が暴れてしまう。
そのため、底板５のリード孔５１の径をリード端子３１の径と略同径にして底板コア４のリード孔４１から出て底板５のリード孔５１を通るリード端子３１をしっかり固定する。
また、底面に長さ方向の中心線が両側面と交わる位置に爪受け５２を刻成し、この爪受け５２にクランプ６の両脚の内側に突起した爪６１を嵌合する。
【００２２】
底板５は、これを底板コア４と回路基板の間に挟み込むことで回路基板と底板コア４を絶縁し、回路基板の短絡を防止する。
また、これを底板コア４の底面に当てることで底板コア４を保護し、クランプ６の爪６１が底板コア４に触れてコア材が欠けたりしないようにする。
【００２３】
なお、以上の実施例はピンタイプのインダクタについて説明しているが、面付タイプのインダクタについても同様であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を実施した複合型インダクタの分解斜視図である。
【図２】複合型インダクタの平面図、正面図、側面図および底面図である。
【図３】複合コアの平面図、正面図および底面図である。
【図４】空芯コイルの平面図、正面図および底面図である。
【図５】底板コアの平面図、正面図および底面図である。
【図６】底板の複合コアの平面図、正面図および底面図である。
【図７】ノイズ減衰量の周波数特性図である。
【図８】空芯コイルの巻方向を示す図である。
【図９】樹脂テープの張り付け方法の変形例である。
【図１０】デジタルアンプ用ＬＰＦの回路図である。
【図１１】従来のインダクタの分解斜視図である。
【図１２】従来の別のインダクタの分解斜視図である。
【図１３】先に出願した複合型インダクタの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１            ポット型コア
１１          巻線部
１２          中心部
１３          周辺部
２            複合コア
２１          溝
３            空芯コイル
３１          リード端子
３２          コイル端子
４            底板コア
４１          リード孔
４２          樹脂テープ
５            底板
５１          リード孔
５２          爪受け
６            クランプ
６１          爪
７            ドラムコア
７１          上つば
７２          ホルダ
７３          テープ
８            巻線
９            ポットコア
ａ            ギャップ
【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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